Реферат: Безинерциальные заряды и токи. Гипотеза об эквивалентности 2-х калибровок

где: - плотность потока электромагнитного излучения; - плотность энергии электромагнитной волны; - плотность мощности.

Для полноты анализа запишем поля в калибровке Лоренца.

Поля безинерциальных зарядов.

;

(3.15)

Поля электромагнитной волны.

(3.16)

Нетрудно показать, что система уравнений (3.16) может быть приведена к уравнению (3.12). Систему уравнений (3.6) – (3.14) мы назовем 3КС калибровкой, а (3.6) – (3.10), (3.15) и (3.16) 3KL калибровкой.

Рассмотрим еще один широко распространенный предрассудок. Опираясь на представление о корпускулярно-волновом дуализме, некоторые физики пытаются безуспешно построить волновую модель заряженной частицы. Они записывают модель частицы в виде суперпозиции (суммы) электромагнитных волн. При этом они полагают, что групповая скорость волнового пакета из этих волн есть скорость перемещения заряженной частицы. Здесь они совершают две ошибки.

Во-первых, как показано в [6], групповая скорость есть скорость перемещения интерференционной картины, образованной группой волн. Никакого отношения к переносу энергии она не имеет.

Во вторых, масса покоя любой из волн, создающих волновой пакет, всегда равна нулю. Можно до бесконечности складывать эти нулевые массы, но кроме нулевого результата здесь нечего ждать (принцип суперпозиции!).

Заметим, что формула m=E/c2, хотя формально и позволяет вычислить массу, но ничего не говорит о ее характере (инерциальная или гравитационная, масса покоя или нет и т.п.). С тем же успехом мы могли бы искать, например, свою массу покоя у кинетической энергии (mv2/2(!)), у электромагнитной волны и т. д. Наличие инерциальных свойств (3.7), (3.8) было установлено математически строго только для полей, удовлетворяющих уравнению Пуассона [3]. Для полей, описываемых другими уравнениями (например, волновыми), таких доказательств пока не существует. Отсюда следует, что:

Ненулевой электромагнитной инерциальной массой покоя могут обладать только поля, удовлетворяющие уравнению Пуассона!

4. Граничные условия

Уравнения (3.6), (3.12) и (3.13) описывают потенциалы полей, создаваемых зарядами и процесс излучения электромагнитной волны. Эти уравнения должны быть дополнены двумя группами уравнений:

А) Уравнения, описывающие взаимодействие инерциальных зарядов с полями других инерциальных зарядов, с полями безинерциальных зарядов и электромагнитными волнами.

Б) Уравнения, описывающие рождение и уничтожение безинерциальных зарядов полями электромагнитной волны и полями других безинерциальных и инерциальных зарядов. Это самостоятельные темы для изложения.

Поставленные задачи являются весьма важными. Мы уже писали, что процесс “рождения” и “уничтожения” этих зарядов протекает весьма быстро. По этой причине даже для ультрафиолетовой части спектра справедливы граничные условия, приводимые во всех учебниках по классической электродинамике и волновым процессам.

Для металлов:  пов=(noE); jпов=[H no], где:  пов – поверхностная плотность пространственного заряда; jпов – поверхностная плотность тока; no – единичная нормаль к поверхности; Е и Н – поля у поверхности металла.

Для диэлектриков (без поверхностного заряда на границе раздела сред):

[E1 no]=[E2 no];  1(E1no)= 2(E2no)

[H1 no]=[H2 no];  1(H1no)= 2(H2no)

где: E1, E2, H1, H2 – поля в двух средах на границе раздела сред;  1,  2,  1,  2 – диэлектрическая и магнитная проницаемости двух сред.

Говоря о поверхностных токах и зарядах, мы должны понимать, что такое представление есть идеализация. Эта идеализация связана с макроскопическим описанием явлений на границе раздела сред. Реально заряды и токи занимают некоторый слой и имеют объемную плотность.

Процесс выполнения граничных условий на поверхности раздела сред достаточно быстр, поэтому кажется, что условия для соблюдения градиентной инвариантности практически не нарушаются даже в ультрафиолетовой части спектра. Однако это не означает, что поверхностные токи и заряды не имеют источников. Причина в том, что такие источники не оказывают заметного влияния на макропроцессы.

Только по мере уменьшения длины волны, когда длина волны становится соизмеримой с межатомными расстояниями ионной решетки металла или межмолекулярными расстояниями в диэлектрике, влиянием этих источников уже нельзя пренебрегать. Мы должны записать следующие уравнения:

(4.1)

где f и F – функции, характеризующие обильность соответствующих источников; они зависят как от электрических и магнитных полей, так и от длины волны и уменьшаются с ее ростом.

Записанные уравнения согласуются с задачами, поставленными в начале параграфа. Здесь можно было бы постулировать свойства микромира, задав f и F. Мы полагаем, для любых длин волн  условие эквивалентности (2.1) не выполняется. Безинерциальные заряды и токи не могут возникать без своих источников. Однако это “нарушение” еще не приводит к исчезновению реальной эквивалентности между кулоновской калибровкой и калибровкой Лоренца. Оно показывает, что существующие уравнения Максвелла не только имеют границу применимости и не полны. Введение функций f и F поможет расширить пределы применимости уравнений Максвелла, позволяя использовать их для описания явлений микромира. Но это уже другая тема.

Попутно заметим, что в соответствии с теорией познания объективной истины, эйнштейновская интерпретация преобразований Лоренца (СТО) некорректна, а преобразование Лоренца не имело и не имеет всеобщей значимости [5]. Если преобразование Лоренца и может применяться к некоторым явлениям электродинамики, то к довольно узкой области, которую еще предстоит найти. Можно предположить, что преобразование Лоренца справедливо только для полей безинерциальных зарядов.

Приложение